市政桥梁裂缝原因及加固处理
2015-07-13
一、混凝土的特性
引起混凝土桥梁产生裂缝的原因很多，分析诸多引起混凝土桥梁产生裂缝的原因均与混凝土的特性密切相关。因此有必要重温混凝土的特性，找出混凝土裂缝与其特性之间的内在关系，以寻求防止混凝土裂缝的方法。混凝土是由水泥、砂、石(碎石或卵石)和水经拌合而成的一种人造石材;砂、石是骨料，水泥和水拌合后形成水泥浆，水泥浆充满砂石间的缝隙将砂石包裹起来，硬化后将骨料胶结在一起形成坚硬的整体(混凝土)。
（一）混凝土抗拉强度低
混凝土是水泥、石子和砂石组成的人造石材，属脆性材料，其抗压强度高，抗拉强度低(约为抗压强度的十分之一)。在施工或使用过程中当混凝土受拉或受弯，在很小的拉应力下就会开裂，是混凝土这种材料致命的弱点。
（二）混凝土耐久性较差
混凝土的耐久性包括混凝土的抗渗性、抗冻性和抗腐蚀性。人们普遍认为混凝土是一种人造石材，其耐久性应是混凝土具有的最凸显的特点之一。随着科学研究的不断深入和混凝土在使用时所出现的问题来看，混凝土的耐久性不仅不如普遍认为的那么强，反而十分的差。长期实践证明混凝土的抗渗性比较强而混凝土的抗冻性和抗腐蚀性较差。当气温达到零度以下时，混凝土内部的自由水结冰膨胀，经多次冻融循环后，其强度和外观不能保持混凝土原有的特性，混凝土内部因出现裂缝而导致强度降低;混凝土在酸、碱、盐等腐蚀环境中随时间推移内部结构受破坏，导致混凝土强度降低，从而降低了混凝土的耐久性。
二、桥梁建筑中混凝土出现裂缝的原因
（一）钢筋锈蚀形成裂缝
桥梁施工所采用的混凝土保护层缺乏足够厚度，使得二氧化碳直接侵蚀和炭化混凝土保护层，导致钢筋表面混凝土碱度下降，而钢筋四周氯离子含量增加或氯化物加入也会损害到钢筋表面的氧化膜，推动混凝土内的水分、氧气与钢筋铁离子发生锈蚀反应，进而引发膨胀应力直接作用于四周混凝土，使得保护层混凝土出现开裂和剥离情况，并顺着钢筋纵向形成裂缝，最终导致混凝土表面被锈迹完全渗透。钢筋锈蚀不仅会缩小其有效断面面积，还会削弱钢筋和混凝土之间的握裹力，降低结构承载力，促使不同类型的裂缝产生，进一步加剧钢筋锈蚀程度，最终破坏整个桥梁结构。
（二）沉缩使混凝土产生裂缝
沉缩造成的混凝土裂缝是较为常见的，造成这种现象的主要原因是在具体施工中沉实的力度和时间不足，也可能是由于骨料产生了下沉现象，没有及时的对表面进行覆盖操作。水分消耗过快，所以强度没有达到要求，在后期的某些牵引力的作用下，差生了裂缝。
（三）混凝土受气温变化的影响产生裂缝
混凝土在施工完成后，自身也有它的温度。这个温度是由混凝土进行浇筑时候的温度、水泥的温度以及自身散热的特点共同决定的。伴随着温度的升高，浇筑温度也会随之升高，容易产生裂缝。反之，如果外界温度很低，那么混凝土内部温度较高，两者的热传递，和热力的影响也会出现裂缝。
（四）混凝土的收缩
混凝土硬化的过程中，体积会有所减小。这也影响了自身结构的稳定性。如果在体积缩小的过程中收到某些外部部件的约束，那么也容易产生裂缝。
（五）荷载引起的裂缝
任何材料，任何工程都有自身的负荷标准。如果在桥梁建筑中，过度在桥梁上放置建筑工具、设备和材料。造成负荷过重，有可能造成裂缝的发生。同时施工次序不标准，造成桥梁过早承受负荷，也会产生裂缝。对桥梁的设计结构不了解，粗暴施工也会造成裂缝的产生。
（六）材料质量不符合标准，造成裂缝
桥梁对各种材料有细致的要求，如果在材料选取中偷工减料，或者使用材质低劣的不合格产品，无疑对桥梁的工程质量会造成恶劣的影响。同时不同材料在按比例额进行搭配的时候，如果搭配的比例不科学，随意搭配，也会造成质量不合格，出现桥粱裂缝。
三、桥梁维修与加固的措施和方法
（一）缺陷修补
1、混凝土桥而表层缺陷的修补
混凝土桥面出现缺陷主要体现在以下几点:麻面、孔洞、露筋、磨损等等。析这些缺陷存在的主要原因基本上都是由于施工当中与设计当中的缺陷所导致的，这同时与当地的气候条件存在着非常密切的联系，对于这种类型缺陷出现的主要的修补方式，是将桥梁表面的受损部分到除锈范围之后，选择使用修补材料进行修复处理，所选择使用的材料主要包括以下几种:混凝土、水泥砂浆与环氧树脂粘结材料等等、相对而言，环氧树脂的材料是比较高的，并且其能够使用的范围也没有混凝土使用的那么广泛。因此，本文就专门针对于混凝土与水泥砂浆使用过程当中的注意要点、在对混凝土结构进行修补的时候，对于混凝土级配的要求，主要是确保高于原混凝土的级配，而至于水灰比的配置，则应该尽可能的选择比较小的配置。此外，还可以适当的添加适量的减水剂、当选择使用混凝土作为修补的时候，则可以选择的方式主要包括三种，分别为直接浇筑、喷射以及压浆三种方式。
在修补的部位相对而言比较浅的情况卜，并且所选择使用的材料都是与原混凝土的类型相同的材料，这个时候，可以适当的添加一些骨料来减少砂浆的干缩，促进砂浆强度的不断增加、但是在此之前，需要通过试验，来确定最为合适的配合比，具体的施工方式分为两种，分别为人工涂抹以及机械喷浆两种、采用人工涂抹最大的优势在于方便施工，这种方式比较适合用在面积比较小的缺陷修补、而后者则比较适用于面积相对比较大的缺陷修补，这种方式的主要优点在于能够进一步的提高密实度与强度、
2、结构裂缝缺陷的修补
不可否认的是，桥梁混凝土结构出现裂缝是一个无法避免的问题，分析裂缝形成的主要原因，其与材料的伸缩特性有着最为密切的联系，在混凝土开裂之后，其会与空气当中的二氧化碳发生一系列的反应、如果不能够及时的采取措施，对裂缝进行修补的话，裂缝会不断的扩大，甚至会使得结构整体的安全性受到影响，桥梁出现裂缝是由多种因素所引起的，裂缝形成的原因复杂。如果根本成因来区分，那么裂缝可以分为以下几种，即收缩裂缝、温度裂缝，包括因为荷载太大而导致的弯曲裂缝等等。而针对于裂缝，补缝的方式主要包括以下几种，即表面封闭法，表面熟贴修补法以及压力灌浆修补法这三者，对比这三种补缝的方法，其中最为突出的一种补缝方式是压力灌浆修补法。
（二）结构加固
桥梁的加固处理是一项系统的工程，因为文章篇幅的限制，下面就简单的介绍几种比较实用的加固方法:
1、主梁的加固
对主梁的加固主要采取的措施包括以下几点:通过墩顶上面的两孔梁端空间进行现浇横向悬臂挑梁的设置;在挑梁悬臂的位置进行预制的人行道梁的设置、另外在梁底使用粘贴钢板也是提高梁底刚度，恢复主梁结构稳定性的有效技术措施，拟在近期开展的南宁市白沙大桥维修工程中就计划使用粘钢技术修复部分梁体。
2、主拱圈的加固
通常情况下，市政桥梁的横系梁尺寸都是比较小的，在横向的联系方面比较差。所以，在进行主拱圈加固的时候，可以适当的增加原模系梁的界面尺寸，利用横隔板来代替拱顶的部分横系梁，使得全拱宽共同承受力度。
3、悬臂孔主梁和挂梁牛腿的加固
对于悬臂梁路桥而言，牛腿处有着非常明显的应力集中现象，受力情况非常复杂，而我国当前的理论研究结果也比较片面，在目前众多的施工方案当中，对于牛腿位置的加固处理、主要可以选择使用下列两种方法:首先将牛腿位置的混凝上换做钢纤维的混凝土，在结合面的位置上，采用环氧砂浆做粘结处理。将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。
四、结语
裂缝是桥梁致命的质量问题，在实际施工时候应该加大重视力度。同时根据桥梁的具体情况和其所处地理位置的自然条件等将可能存在的问题加以综合分析，根据实际问题确定切实有效的对策和措施，加强施工过程管理力度，从而有效的控制桥梁裂缝的产生。
